DE19718710A1 - Brennkraftmaschine mit Doppelventil - Google Patents
Brennkraftmaschine mit DoppelventilInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Brennkraftmaschinen sind in unterschiedlichen Bau- und Funktionsweisen entwickelt
worden. Hierbei kann es sich z. B. um Hubkolbenmaschinen oder Kreiskolbenmaschinen
handeln. Allen ventilgesteuerten Brennkraftmaschinen ist gemeinsam, daß der Einlaß für
Verbrennungsluft oder einen Luft-Kraftstoffgemisch mit wenigstens einem Einlaßventil
und der Auslaß für die Abgase mit wenigstens einem Auslaßventil gesteuert werden.
Während des Einsaugens und des Ausstoßens der Gase müssen die im Einlaßkanal und im
Auslaßkanal enthaltenen Gassäulen bewegt und positiv sowie negativ beschleunigt werden.
Außerdem stellen die Ventilöffnungen wegen ihrer bezüglich der freien Querschnitte des
Einlaßkanals und des Auslaßkanals verringerten Querschnittsgrößen Drosseln dar, die die
Ein- und Ausströmung behindern. Infolgedessen wird ein gewisser Teil der Motorleistung
dazu verbraucht, die Einlaß- und Auslaßgasmassen durch verhältnismäßig kleine
Strömungsquerschnitte zu bewegen, wodurch Verlustleistungen entstehen. Den üblichen
Maßnahmen, die darin bestehen, die Einlaß- und Auslaßströmungsquerschnitte bei einer
Anordnung der Einlaß- und Auslaßventile nebeneinander möglichst groß zu gestalten, sind
aus konstruktiven und geometrischen Gründen unbefriedigend.
Eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 geht z. B. aus der
DE-OS 33 37 471 hervor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennkraftmaschine der eingangs
angegebenen Art eine Möglichkeit aufzuzeigen, den Strömungswiderstand beim Einsaugen
der Verbrennungsluft und/oder Ausstoßen der Abgase zu verringern und dadurch eine
größere Leistung und/oder eine kompakte Bauweise zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung bilden das Einlaßventil und das Auslaßventil ein
Doppelventil mit einem inneren und einem äußeren Ventil, von denen daß äußere Ventil
das innere Ventil umgibt. Die innere Ventilöffnung wird vom inneren, zwischen einer
Schließstellung und einer Offenstellung bewegbaren Ventilschließkörper gesteuert, wobei
der äußere Ventilschließkörper den ersten Ventilsitz bildet. Die äußere Ventilöffnung wird
durch eine Ventilöffnung mit einem Ventilsitz im Zylinderkopf und dem damit
zusammenwirkenden äußeren Ventilschließkörper gesteuert, der mit dem inneren, sich in
seiner Schließstellung befindlichen Ventilschließkörper zwischen einer Schließstellung und
einer Offenstellung bewegbar ist.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist somit ein inneres Ventil vorhanden, das in
den Ventilschließkörper eines äußeren Ventils integriert ist. Folglich erstreckt sich auch
der Ventilkanal des inneren Ventils wenigstens teilweise durch den Ventilschließkörper des
äußeren Ventils. Dabei verläuft der Ventilkanal des inneren Ventils im äußeren
Ventilschließkörper von dessen inneren bzw. ersten Ventilsitz ausgehend axial. Im
weiteren Verlauf kann der Ventilkanal aus dem äußeren Ventilschließkörper seitlich
austreten und mit einem im Zylinderkopf weiterführenden Kanal verbunden sein.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht bei einem vorgegebenen Kolben- bzw.
Zylinderdurchmesser größere Ventilöffnungsquerschnitte, was sich wie folgt erklären läßt.
Bei der erfindungsgemäßen Doppel-Ventilanordnung umgibt die Ventilöffnung des äußeren
Ventils das innere Ventil. Folglich liegen die beiden Ventile bzw. Ventilöffnungen nicht
nebeneinander sondern im wesentlichen koaxial zueinander. Die sich in beiden
Koordinaten der Ventilöffnungsebene erstreckenden Abmessungen der erfindungsgemäßen
Ventilanordnung sind somit etwa gleich. Ausgehend von einer runden
Zylinder-Innenquerschnittsfläche und runden Ventilöffnungen ergibt sich somit für die
erfindungsgemäße Ventilanordnung eine kompakte Form, die eine bessere Ausnutzung der
vorhandenen runden Brennkammerfläche ermöglicht. Es wäre somit denkbar, die von der
erfindungsgemäßen Ventilanordnung eingenommene Flächengröße annähernd so groß wie
die Innenquerschnittsgröße der Brennkammer zu bemessen, wobei sich große
Ventilöffnungsquerschnitte verwirklichen lassen, die dem einströmenden und
ausströmenden Gas wenig Widerstand entgegensetzen, wodurch das vorgenannte Ziel, den
Strömungswiderstand möglichst gering zu halten, erreicht wird.
Dagegen ergeben sich bei der bekannten Anordnung des Einlaßventils und des
Auslaßventils nebeneinander zu beiden Seiten einer diese beiden Ventilöffnungen
schneidenden Linie Flächen, die nicht ausgenutzt werden können.
Beim erfindungsgemäßen Doppelventil ist auch wesentlich, daß die Ringfläche der äußeren
Ventilöffnung aufgrund der verhältnismäßig großen Querschnittsabmessung zu einer
verhältnismäßig großen Fläche der Ventilöffnung führt. Deshalb eignet sich die
erfindungsgemäße Ausgestaltung, insbesondere die äußere Ventilöffnung des äußeren
Ventils sehr vorteilhaft für das Einlaßventil, wodurch der Forderung nach einem möglichst
geringen Strömungswiderstand und einer optimalen Füllung der Brennkammer Rechnung
getragen wird. Letzteres führt ebenfalls zu einer Leistungsverbesserung, da aufgrund der
relativ großen Einlaßventilöffnung mehr Verbrennungsluft oder -gemisch eingesaugt wird.
Zur weiteren Erfüllung der vorgenannten Forderung trägt auch bei, daß zusätzlich zum
erfindungsgemäßen Doppelventil ein weiteres Ventil vorgesehen ist, das vorzugsweise ein
Einlaßventil bildet. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ventilöffnung des
weiteren dritten Ventils und die Ventilöffnung des äußeren Ventils mit einem gemeinsamen
Strömungskanal, insbesondere einem gemeinsamen Einlaßkanal, verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eignet sich vorteilhaft für eine Anordnung mit nur
zwei oder auch mehr, z. B. vier, Ventilen für eine Brennkammer, von denen zwei Ventile
Auslaßventile und zwei Ventile Einlaßventile bilden.
Die Erfindung bezieht sich im übrigen auch auf eine vorteilhafte Steuervorrichtung für ein
erfindungsgemäßes Doppelventil. Dabei ist es vorteilhaft, den äußern Ventilschließkörper
und den Ventilschließkörper des weiteren Ventils antriebsmäßig miteinander zu koppeln,
so daß diese beiden Ventilschließkörper zum einen gleiche Bewegungen ausführen und
zum anderen mit einem Antriebsmittel, insbesondere einer Nockenwelle und einem
Kipphebel, angetrieben werden können.
In den Unteransprüchen sind Merkmale enthalten, die die Integration des erfindungs
gemäßen Doppelventils und gegebenenfalls auch des weiteren Ventils in den Zylinderkopf
bei Gewährleistung einer einfachen, kleinen und kostengünstig herstellbaren Bauweise
verbessern. Außerdem werden vorteilhafte Merkmale zum Antrieb und zur Steuerung der
Ventilschließkörper vorgeschlagen.
Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand von
bevorzugten Ausgestaltungen und Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine im Schnitt A-A in Fig. 5 in der
Funktionsphase "Kompression" oder "Expansion";
Fig. 2 die Brennkraftmaschine im der Fig. 1 entsprechendem Schnitt in der Funktions
phase "Ausstoßen";
Fig. 3 die Brennkraftmaschine im der Fig. 1 entsprechenden Schnitt in der
Funktionsphase "Einlassen";
Fig. 4 die Brennkraftmaschine im Schnitt B-B in Fig. 5;
Fig. 5 die Brennkraftmaschine mit zwei in Reihe angeordneten Zylindern in der Drauf
sicht, wobei die obere Hälfte in Fig. 5 entsprechend dem Schnitt C-C in Fig. 1
dargestellt ist und die untere Hälfte in der Draufsicht dargestellt ist;
Fig. 6 den Kopfzylinder der Brennkraftmaschine in der Unteransicht;
Fig. 7 einen Ventilschließkörper für das äußere Ventil eines Doppelventils in einer
Schnittansieht quer zu seiner Längsmittelachse;
Fig. 8 den Ventilschließkörper nach Fig. 7 in der Seitenansicht
Fig. 9 den Ventilschließkörper nach Fig. 7 in der Draufsicht;
Fig. 10 ein Verbindungsteil der Brennkraftmaschine in der Draufsicht; und
Fig. 11 den Schnitt D-D in Fig. 9.
Von der allgemein mit 1 bezeichneten Brennkraftmaschine ist in den Fig. 1 bis 4 nur der
einem Zylinderkopf 2 zugewandte Bereich eines Zylinderblocks 3 beschrieben, mit einer
Mehrventil-Anordnung im Zylinderkopf 2 und einer Steuervorrichtung 4 mit einer
Nockenwelle 5 zur Betätigung und Steuerung der Ventile der Mehrventil-Anordnung. Die
Brennkraftmaschine 1 kann eine oder mehrere Brennkammern 6 aufweisen, zu denen der
Zustrom von Verbrennungsluft oder eines Verbrennungsgemisches und der Abstrom des
Abgases durch wenigstens zwei Ventile, nämlich wenigstens einem Einlaßventil und einem
Auslaßventil gesteuert ist. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist die Brennkraftmaschine
1 durch einen Hubkolbenmotor mit einer oder mehreren, insbesondere zwei
Brennkammern 6 gebildet, die jeweils durch die zugehörigen Wände des Zylinderblocks 3,
dem in der zugehörigen Kolbenbohrung 6a verschiebbar gelagerten Kolben 7, den
Zylinderkopf 2 und die Ventilanordnung begrenzt sind. Eine zugehörige Kurbelwelle, auf
der der Kolben 7 in überlicher Weise mittels einer Kolbenstange gelagert ist, ist aus
Vereinfachungsgründen nicht dargestellt.
Für eine Funktion der Brennkraftmaschine 1 reicht es aus, wenn ein Einlaßventil 9 in
einem Einlaßkanal 8 und ein Auslaßventil 11 in einem Auslaßkanal im Zylinderkopf 2
angeordnet sind. Es können jedoch auch mehrere Einlaßventile und Auslaßventile
vorgesehen sein. Bei der vorliegenden Ausgestaltung sind jeder Brennkammer 6 vier
Einlaßventile 9a, 9b, 9c, 9d und zwei Auslaßventile 11a, 11b zugeordnet. Die
Ausgestaltungen der den Brennkammern 6 zugeordneten Ventilgruppen sind im
wesentlichen gleich, so daß im folgenden aus Vereinfachungsgründen nur eine
Ventilgruppe mit der zugehörigen Brennkammer 6 und der zugehörigen Steuervorrichtung
4 beschrieben werden.
Wenigstens ein Einlaßventil und ein Auslaßventil bilden ein Doppelventil. Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden zwei Einlaßventile 9a, 9c jeweils mit einem
Auslaßventil 11a, 11b ein Doppelventil, die mit 12a, 12b bezeichnet sind. Die
Doppelventile 12a, 12b befinden sich auf einer Seite einer die Mittelachsen der
Brennkammern 6 schneidenden Mittelebene 13, während sich jeweils die übrigen
Einlaßventile 9b, 9d auf der anderen Seite der Mittelebene 13 befinden. Die Mittelachsen
der Doppelventile 12a, 12b und der zusätzlichen Ventile 9b, 9d sind im Bereich der
Brennkammerfläche viereckförmig verteilt. Der Achsabstand der Doppelventile 12a, 12b
voneinander kann etwas kleiner sein als der Achsabstand der Ventile 12b, 12d (s. Fig. 5).
Da die Ventilanordnung bezüglich einer die Mittelebene 13 rechtwinklig schneidenden
Mittelebene 14 im wesentlichen gleich ist, werden nur das Doppelventil 12a und das
Einlaßventil 9b bezüglich Anordnung und Funktion beschrieben. Für die übrigen
Ventilpaare gilt das gleiche.
Das Doppelventil 12a weist einen inneren Ventilschließkörper 15 und einen diesen
umgebenden und somit im Querschnitt größer bemessenen äußeren Ventilschließkörper 16
auf, von denen der innere Ventilschließkörper 15 einen Ventilschaft 15a und einen
Ventilkopf 15b aufweist. Der äußere Ventilschließkörper 16 weist an seinem dem
Brennraum 6 zugewandten Ende ebenfalls einen Ventilschaft 16a und einen flanschförmig
verdickten Ventilkopf 16b auf. Der Ventilkopf 15b wirkt mit einem ersten Ventilsitz 17
zusammen, der innen am ringförmigen Ventilkopf 16a angeordnet ist. Der äußere
Ventilkopf 16b wirkt mit einem zweiten Ventilsitz 18 zusammen, der am Ende eines den
Zylinderkopf 2 durchsetzenden und sich zur Brennkammer 6 hin erstreckenden
Einlaßkanals 8 im Zylinderkopf 2 ausgebildet ist.
Das neben dem Doppelventil 12a jenseits der Mittelebene 13 angeordnete Einlaßventil 9b
weist einen Ventilschließkörper 21 auf, der ebenfalls aus einem Ventilschaft 21a und
einem Ventilkopf 21b besteht, der mit einem dritten Ventilsitz 22 zusammenwirkt, der am
Ende des sich durch den Zylinderkopf 2 zur Brennkammer 6 hin erstreckenden
Einlaßkanals 19 am Zylinderkopf 2 ausgebildet ist. Die Einlaßkanäle 8, 19 sind
vorzugsweise durch einen gemeinsamen Einlaßkanal gebildet, wobei eine Verlängerung
des flach oder geneigt verlaufenden Einlaßkanals 19 den Einlaßkanal 8 bildet.
Die im Querschnitt runden Ventilschließkörper 15, 16, 21 sind jeweils axial verschiebbar
gelagert und mittels der Steuervorrichtung 4 zwischen einer am zugehörigen Ventilsitz 17,
18, 22 anliegenden Schließstellung und einer davon auf die Brennkammer 6 zur
abgehobenen Offenstellung hin und her verschiebbar. Der Ventilschaft 15a des ersten
Ventilschließkörpers 15 ist koaxial in einer Längsbohrung 23 im äußeren Ventilschaft 16a
verschiebbar gelagert. Der äußere Ventilschaft 16a und der Ventilschaft 21a des
Ventilschließkörpers 21 sind jeweils in einer Lagerbohrung 24, 25 im Zylinderkopf 2
längsverschiebbar gelagert. In der Offenstellung geben die Ventilschließkörper 15, 16, 21
jeweils eine zugehörige Ventilöffnung 9e, 11c frei. Es ist vorteilhaft, die Ventilöffnungen
9e, 11c in der Bodenwand 26 einer der Brennkammer 6 gegenüberliegenden Ausnehmung
27 im Zylinderkopf 2 auszubilden. Die Tiefe der Ausnehmung 27 ist vorzugsweise so groß
bemessen, daß die Ventilköpfe 15b, 16b, 21b sich während ihrer Öffnungs- und
Schließbewegungen innerhalb der Ausnehmung 27 bewegen. Die Ventilsitze 17, 18, 22
sind jeweils durch zur Brennkammer 6 hin divergente Innenkonusflächen gebildet.
Entsprechende Außenkonusflächen sind an den Ventilköpfen 15b, 16b, 21b ausgebildet.
Mit 10 ist eine Dichtung zwischen dem Zylinderblock 3 und dem Zylinderkopf 2
bezeichnet, die durch Zylinderkopfschrauben 2a miteinander verschraubt sind.
Im äußeren Ventilschließkörper 16 erstreckt sich ausgehend von der zugehörigen
Ventilöffnung 11e koaxial ein Auslaßkanalabschnitt 20a, der in einem axialen Abstand
vom zugehörigen Ventilkopf 16b seitlich aus dem äußeren Ventilschaft 16 ausmündet und
in einen weiterführenden Auslaßkanalabschnitt 20b im Zylinderkopf 2 mündet. Der
Einlaßkanal 19 und zumindest der äußere Abschnitt des Auslaßkanals 20 schließen mit der
Mittelebene 13 einen bezüglich der Brennkammer 6 stumpfen Winkel ein, wobei sie von
den zu beiden Seiten der Mittelebene 13 vorhandenen Seitenflächen 2b des Zylinderkopfes
2 ausgehen, die vorzugsweise ebene Anbauflächen sind, an denen Anbauteile mit weiteren
Kanalabschnitten anbaubar sind. Der Einlaßkanal 19 und der Auslaßkanal 20 erstrecken
sich somit zu einander entgegengesetzten Seiten des Zylinderkopfes 2 hin.
Mit 28 sind Kühlkanäle im Zylinderkopf 2 und im Zylinderblock 3 bezeichnet.
Die Ventilschließkörper der Einlaßventile 9a, 9b - und wenn vorhanden auch 9c, 9d - sind
durch ein Verbindungsteil 31 zu einer gemeinsamen Bewegungseinheit verbunden, die zum
Öffnen und Schließen der Einlaßventile von der Steuervorrichtung 4 angetrieben wird. Das
Verbindungsteil 31 weist zur Verbindung der Ventilschäfte 16a, 21a Flanschteile 31a auf,
die die Ventilschäfte 16a, 21a in Verbindungslöchern durchsetzen und vorzugsweise
formschlüssig verbunden sind. Die Flanschteile 31a sind am freien Rand eines hutförmigen
Druckstücks 31b angeordnet, das sich quer zur Mittelebene 14 erstreckt und mehrere, hier
drei Feder-Aufnahmekammern 32 aufweist, die jeweils durch eine Taillierung 33
voneinander beabstandet sind. In den Aufnahmekammern 32 befinden sich Schließfedern
34, die sich auf dem Zylinderkopf 2 abstützen, am Druckstück 31b angreifen und die
Ventilschließkörper 16b, 21b der Einlaßventile 9a, 9b in deren Schließstellung
beaufschlagen.
Die Ventilschäfte 16a, 21a sind durch formschlüssig wirksame Steckverbindungen 35a mit
den Flanschteilen 31a im Sinne von sogenannten Bajonettverschlüssen verbunden. Hierzu
weisen die Flanschteile 31a Steckschlitze 36a, 36b auf, durch die Befestigungsköpfe 37a, 37b
entsprechender Form und Größe an den Ventilschäften mit Bewegungsspiel
hindurchsteckbar und im Bereich von hinter den Befestigungsköpfen angeordneten
Hinterschneidungen 38a, 38b drehbar sind und zwar um 90°, so daß durch die Schlitzform
bedingte unrunde Seitenflächen, hier Abflachungen 39a, 39b an den Befestigungsköpfen
aufeinander zu gerichtet sind, wobei in dieser Stellung die Befestigungsköpfe mittels durch
die Hinterschneidungen gebildete Schulterflächen 41a, 41b axial formschlüssig gehalten
sind. Zur Sicherung der Ventilschäfte in dieser Drehstellung dienen Distanzplättchen 42a,
42b die mittels sie durchfassende Schrauben 43a, 43b auf den Flanschteilen 31a, 31b
verschraubt sind und deren Stirnflächen an den Abflachungen 39a, 39b anliegen und
dadurch die Befestigungsköpfe formschlüssig gegen Verdrehen sichern. Diese
Drehsicherung ist für den Ventilschaft 16a von Bedeutung, damit die
Auslaßkanalabschnitte 28a, 28b in Verbindung bleiben.
Den Ventilen jeder Brennkammer 6 sind jeweils gleiche Steuervorrichtungen 4 zugeordnet,
die - abgesehen von unterschiedlichen Funktionszeitpunkten aufgrund unterschiedlicher
Kolbenstellungen - prinzipiell gleich ausgebildet sind und funktionieren. Deshalb wird im
folgenden nur eine Steuervorrichtung 4 beschrieben.
Eine Lagerstelle eines Nockenwellenlagers 40 ist durch eine Unterschale 40a und eine
Oberschale 40b gebildet, die durch Schrauben 40c miteinander verschraubt sind. Die
Unterschale 40a ist ein Ansatz 40d des Zylinderkopfes 2, der die Ventilschäfte überragt.
Es ist eine für die Steuervorrichtung 4 gemeinsame, vorzugsweise hohle Lagerachse 44
vorgesehen, die sich etwa über die gesamte Länge des Zylinderkopfes 2 erstreckt und in
zwei äußeren und einem mittleren Lageransatz 45 an der Oberseite des Zylinderkopfes 2
gelagert ist. Zur Steuerung der Ventilgruppe der Brennkammer 6 sind ein Kipphebel 46
und drei Steuernocken der Nockenwelle 5 vorgesehen, wobei zwei in Längsrichtung der
Nockenwelle 5 voneinander beabstandete Steuernocken 47 zur Steuerung der Auslaßventile
11a, 11b und ein zwischen den Steuernocken 47 in Umfangsrichtung versetzt angeordneter
Steuernocken 48 zur Steuerung der Einlaßventile 9a, 9b, 9c, 9d vorgesehen sind. Der
Kipphebel 46 besteht aus einem T-förmigen Hebelarm 49, dessen Hauptschenkel 49a sich
quer zur Lagerachse 44 erstreckt und mittels einer Lagerbuchse 45 darauf schwenkbar
gelagert ist. Am freien Ende des Hauptschenkels 49a ist ein die T-Form ergebender
Hilfsschenkel 49b vorzugsweise einstückig angeordnet, der so lang bemessen ist, daß er
sich über beide Endbereiche des Verbindungsteils 31 erstreckt. Die beiden Steuernocken
47 für die Auslaßventile 11a, 11b befinden sich zu beiden Seiten des Hauptschenkels 49a
und wirken gleichzeitig unmittelbar mit den Ventilschäften 15a zusammen, wie es die Fig.
1 und 2 deutlich zeigen. Gemäß Fig. 1 befinden sich der oder die Ventilschließkörper 15
in ihrer Schließstellung, in der sie jeweils mittels einer Schließfeder 52, hier eine
Wendel-Druckfeder, in die Schließstellung vorgespannt sind. Die Schließfeder 52 ist mittels einem
von ihr umgriffenen Zentrieransatz 53 am freien Ende des Ventilschließkörpers 16
zentriert, wobei sie sich am Ventilschließkörper 16 abstützt und gegen einen im freien
Endbereich des Ventilschaftes 15a befestigten Federteller 54 wirkt, und dadurch den
Ventilschließkörper 15a in seine Schließstellung beaufschlagt. Der Federteller 54 ist
mittels einer Konushülse axial unverschiebbar am Ventilschaft 15a gehalten, die in einer
Nut im Ventilschaft 15a sitzt. Das freie Ende des Ventilschaftes 15a überragt den
Federteller 54 und wirkt als Anschlagkopf 55 mit dem Steuernocken 47 zusammen.
Der Hauptschenkel 49a wird vorzugsweise an einem harten Plättchen 49c oder einer harten
Beschichtung jeweils von dem mittleren Steuernocken 48 beaufschlagt, wie es
insbesondere aus Fig. 3 zu entnehmen ist. Der freie T-förmig abstehende Endbereich 49b
des Kipphebels 46 beaufschlagt das Federaufnahmegehäuse 31b und die damit zu einer
Bewegungseinheit verbundenen Ventilschließkörper 16, 21. Die Kontakt- bzw.
Beaufschlagungsfläche 49d ist vorzugsweise gerundet, insbesondere
zylinderabschnittsförmig.
Im folgenden wird ein Funktionszyklus der Brennkraftmaschine 1 ausgehend von der in
Fig. 1 dargestellten Funktionsstellung, nämlich Expansion oder hier Kompression
beschrieben. Beim Kompressionsvorgang werden der oder die Ventilschließkörper 15
gemäß Fig. 2 in die Offenstellung bewegt, wobei das Abgas ausgestoßen wird. Hierbei ist
hervorzuheben, daß die Federkraft der Schließfeder 52 geringer ist, als die Federkraft der
hier dreifach vorhandenen Schließfedern 34, denn diese müssen eine so große
Summenfederkraft aufbringen, daß auch im zusammengedrückten Zustand der
Schließfeder 52 das Schließen der Ventilschließkörper 16a, 21 gewährleistet ist.
Der Funktionstakt "Einsaugen" gem. Fig. 3 wird im oberen Bewegungsbereich des
Kolbens durch ein Verschieben der Ventilschließkörper 16, 21 in die Offenstellung durch
den Steuernocken 48 eingeleitet. Bei diesem Funktionstakt stehen wenigstens zwei, hier
vier Ventilöffnungen 9e für die Einsaug-Luftmenge zur Verfügung, so daß diese mit nur
geringem Strömungswiderstand eingesaugt werden kann. Hierdurch kann nicht nur eine
verhältnismäßig große Verbrennungsluftmenge in kurzer Zeit eingesaugt werden, sondern
es sind auch die beim Einsaugen auf den Kolben wirksamen Hemmkräfte sehr gering.
Hierdurch steht die Leistung der Brennkraftmaschine 1 vermehrt dem eigentlichen Antrieb
zur Verfügung. Falls keine erhöhte Leistungsausnutzung gewünscht ist, können die
Drehzahl und/oder die Verdichtung verringert werden, wodurch die Lebensdauer des
Motors verlängert wird.
Die Fig. 4 zeigt eine Aufnahmekammer 56 für eine Zündkerze, deren Zündelektrode sich
im Bereich der Ausnehmung 27 befindet und zwar in deren Zentrum, wie es aus Fig. 4 zu
entnehmen ist. Die Aufnahmekammer 56 erstreckt sich schräg zur Mitte hin.
Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist die Ventilöffnung des oder der Einlaßventile 9b, 9d
größer als die Ventilöffnung des oder der Einlaßventile 9a, 9e. Deshalb bilden die
Einlaßventile 9b, 9d Haupteinsaugventile.
Claims (18)
1. Brennkraftmaschine (1) mit zumindest einem Brennraum (6) und einem den Brenn
raum (6) verschließenden Zylinderkopf (2), in welchem für jeden Brennraum (6)
zumindest ein mit einem Einlaßkanal (8) verbundenes Einlaßventil (9a, 9c) und zumindest
ein mit einem Auslaßkanal (20a, 20b) verbundenes Auslaßventil (11a, 11b) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einlaßventil (9a, 9c) und das Auslaßventil (11a, 11b) an einem Doppelventil (12a,
12b) ausgebildet sind, das einen inneren Ventilschließkörper (15) und einen den inneren
Ventilschließkörper (15) umschließenden, äußeren Ventilschließkörper (16) aufweist,
wobei der innere Ventilschließkörper (15) mit dem äußeren Ventilschließkörper (16) zur
Ausbildung eines ersten Ventilsitzes (17) und der äußere Ventilschließkörper (16) mit dem
Zylinderkopf (2) zur Ausbildung eines zweiten Ventilsitzes (18) zusammenwirkt, so daß
mittels eines der Ventilsitze die Verbindung des Brennraums (6) mit dem Einlaßkanal (8)
und mittels des anderen Ventilsitzes die Verbindung des Brennraums mit dem Auslaßkanal
(20a, 20b) absperrbar ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein weiteres Ventil (9b, 9d) vorgesehen ist, dessen weiterer, dritter Ventilsitz (22) mit
einem Einlaßkanal oder Auslaßkanal verbunden ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der dritte Ventilsitz (22) und der zweite Ventilsitz (18) mit einem gemeinsamen
Einlaßkanal oder Auslaßkanal verbunden sind.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Ventilsitz (18) mit einer Verlängerung (8) des mit dem dritten Ventilsitz
(22) verbundene Einlaßkanals (19) verbunden ist.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaßkanal (19) mit der Mittelachse der Brennkammer (6) einen stumpfen Winkel
von vorzugsweise etwa 100° bis 135°, insbesondere etwa 105° einschließt.
6. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilschließkörper (15, 16, 21) jeweils durch einen Ventilschaft (15a, 16a, 21a)
und einem tellerförmigen Ventilkopf (15b, 16b, 21b) gebildet sind.
7. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der innere Ventilschließkörper (15) mit seinem Ventilschaft (15a) im äußern
Ventilschließkörper (16) längsverschiebbar gelagert ist.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilschaft (15a) des inneren Ventilschließkörpers (15) den äußeren
Ventilschließkörper (16) überragt.
9. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der sich vom zweiten Ventilsitz (18) erstreckende Einlaß- oder Auslaßkanal (20a) sich
im Bereich des zweiten Ventilsitzes (18) axial im äußeren Ventilschließkörper (16)
erstreckt.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaß- oder Auslaßkanal (20a) in einem Abstand vom zweiten Ventilsitz (18)
seitlich aus dem äußeren Ventilkörper (16) austritt und sich im Zylinderkopf (2) weiter
erstreckt.
11. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittelachsen der Ventilschließkörper (15, 16, 21) achsparallel zueinander
verlaufen, vorzugsweise auch achsparallel zur Mittelachse der Brennkammer (6).
12. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der äußere Ventilschließkörper (16) und der Ventilschließkörper (21) des weiteren
Ventils durch ein Verbindungsteil (31) zu einer Bewegungseinheit miteinander verbunden
sind.
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungsteil (31) durch Steckverbindungen (35) mit den Ventilschließkörpern
(16, 21) oder deren Schäften (16b, 21b) verbunden ist.
14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verbindungsteil (31) ein hutförmiges Bauteil ist mit zu beiden Seiten angeordneten
Flanschteilen (31a), die mit den Ventilschließkörpern (16, 21) verbunden sind.
15. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine oder mehrere gemeinsame Federn als Schließfedern (34) am Verbindungsteil (31)
angreifen und am Zylinderkopf (2) abgestützt sind, und vorzugsweise im Hohlraum des
hutförmigen Verbindungsteils (31) aufgenommen ist bzw. sind.
16. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Doppelventile (12a, 12b) nebeneinander ein und derselben Brennkammer (6)
zugeordnet sind.
17. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Doppelventile (12a, 12b) und zwei weitere Ventile (9b, 9d) vorgesehen sind,
deren Mittelachsen viereckförmig verteilt angeordnet sind.
18. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei Brennkammern (6) mit Ventil-Anordnungen nach einem der
vorhergehenden Ansprüche vorgesehen sind, wobei die Doppelventile (12a, 12b) auf einer
Seite einer die Mittelachse der Brennkammern (6) enthaltenen Ebene (13) angeordnet sind.
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